Буровий снаряд

Буровий снаряд, що містить корпус, розміщену в корпусі керноприймальну трубу зі штампом, коронку з торцевими пазами і торцевими виїмками і вільно розміщені в торцевих пазах висувні керноутворюючі різці, що містять кулачки для взаємодії зі штампом, і опорні хвостовики, які розміщені в торцевих виїмках з радіальним зазором, який відрізняється тим, що в радіальному зазорі між торцевими виїмками і опорними хвостовиками керноутворюючих різців встановлені пружні елементи Винахід відноситься до області гірничої справи, особисто, до засобів буріння з відбором керна Переважно воно буде використовуватися при розвідувальному бурінні свердловин для прорізки вугілля і легко руйнуючих корисних копалин ВІДОМІ різні конструкції бурових снарядів, що забезпечують захист слабостійкого керна корисних копалин від руйнівної дії обертання і вібрації бурового снаряду, розмиву промивальною рідиною ті ш Найбільше розповсюдження для відбору слабостійкого керна отримали бурові снаряди, що працюють по принципу штампа До них відносяться ПОДВІЙНІ колонкові снаряди типа "Штамп" ВІТРа, ПОДВІЙНІ колонкові труби конструкції С Е Алексеєнко, бурові снаряди "ДонбассНИЛ" та ш (Ю И Гайдуков и др "Методика, техника и технология кернового опробования угольных месторождений», Изд-во Недра, М , 1975г) Вони вміщують корпус, на одному з КІНЦІВ ЯКОГО закріплено перехідник для з'єднання з колоною бурильних труб, а на другому - породоруйнівний інструмент В корпусі розміщена керноприймальна труба зі штампом, яка через пружину і упорний підшипник спирається на корпус В процесі буріння штамп під дією стиснутої пружини занурюється в забій без обертання і з деяким випередженням відносно різців породоруйнівного інструменту Цим забезпечується достатньо надійний захист керна від механічного руйнування і розмиву промивальною рідиною Проте бурові снаряди цього типу мають суттєвий недолік, який заключається втому, що формування керна шляхом штампування можливо тільки в відносно слабких однорідних породах При попаданні під торець штампа твердих включень або прошарків 6}ріння становиться неможливим Маються технічні рішення, що ставлять своєю метою підвищення ефективності буріння снарядів штампуючого типу по щільним породам Це досягається за рахунок передачі обертання на керноприймальну трубу і штамп при зустрічі твердих прошарків породи (подвійна колонкова труба, авторське свідоцтво СРСР №111650 М кл Е21В25/00, подвійний колонковий снаряд "ДонбассНИЛ-ІІ) за рахунок утворення динамічних навантажень на них (снаряди "ДонбассНИЛ-ІІІ) або оснащення породоруйнівного інструменту спеціальними керноутворюючими різцями, що перекривають торець штампа (Буровий снаряд по а с СРСР №613078, М кл Е21В25/00) Проте перебурка твердих прошарків порід за рахунок обертання штампу і керноприймальної труби, або утворення на них динамічних навантажень малоефективна, негативно відбивається на збереженні і структурі керна, що знаходиться в колонковій трубі, викликає знос леза штампу При бурінні по корисним копалинам і породам, що прошаркуються, більш ефективні бурові снаряди, що мають породоруйнівний інструмент, з видвижними керноутворювальними різцями, вихід яких автоматично змінюється в залежності від твердості буримих порід і випередження підпруженого штампа Найбільш близьким по технічному виконанню є буровий снаряд по а с СРСР №1472548 М кл Е21В25/00 Він вміщує корпус, всередині якого 1 00 ю 58712 розміщена підпружинена керноприймальна труба зі штампом, коронку з торцевими пазами і торцевими виїмками В пазах коронки розміщені видвижні керноутворюючі різці, що мають кулачки для взаємодії зі штампом, і опірні хвостовики, встановлені з радіальним зазором в торцевих виїмках і закріплені стопорами РІЗЦІ зв'язані з хвостовиками посередництвом кулачків, при цьому торцеві пази коронки виконані з боковими поверхнями, що сполучені з боковими гранями кулачків Конструктивні особливості коронки дозволяють регулювати (міняти) В процесі буріння зусилля притиснення керноутворюючіх різців до керну і впливати на швидкість його обробки За рахунок цього забезпечується ефективне буріння снарядом по щільним породам Проте даний снаряд має слідучі недоліки При бурінні керноутворюючі різці рухаються до центру і оббурюють керн під дією моменту, що утворюється відносно їх опори рівнодіючим зусиллям аксіальної складаючої реакції забою, що виникає від осьового навантаження Для постійного їх притиснення до стовпчика керна, що вибурюється, необхідний добре підготовлений, незруйнований забій що можливо в однорідних монолітних породах Тому даний снаряд буде неефективно працювати при бурінні по тріщинуватим породам і уламковим породам, а також по кускам керна, який залишено на вибої, так як вільно встановлені в торцевих виїмках керноутворюючі різці займуть робоче положення тільки при умові щільного контакту всіх різців з вибоєм В зворотному випадку окремі різці не будуть брати участь в роботі, що приведе до нерівномірної обробки керна і його послідуючого, руйнування Задачею винаходу є створення бурового снаряду, який дозволяв би підвищити ефективність і надійність роботи снаряда при бурінні по тріщинуватим і уламковим породам за рахунок примусового притиснення керноутворюючих різців коронки до стовпчика керна Вказана задача вирішується тим, що в відомому буровому снаряді в радіальному зазорі між торцевими виїмками коронки і опірними хвостовиками керноутворюючих різців встановлено пружні елементи (наприклад резина) Таким чином, керноутворюючі різці примусово підпружені і постійно притискуються до центру, взаємодіючи з кулачками зі скосом штампа за рахунок моменту, який утворюється відносно їх опори зусиллям пружних елементів обробляючи керн по діаметру незалежно від характеру контакту з забоєм За рахунок цього підвищується ефективність і надійність роботи снаряда при бурінні по породам з порушеною ЦІЛІСНІСТЮ забою На фіг 1 зображено загальний вигляд бурового снаряду (розріз), на фіг 2 - вид А фіг1, на фіг 3 положення керноутворюючого різця і штампа при бурінні по м'яким породам, на фіг 4 - теж саме при бурінні по уламковим породам Буровий снаряд вміщує корпус 1 з'єднаний в верхній частині з перевідником 2 а в нижній - з коронкою 3, яка має торцеві пази 4 и торцеві виїмки 5 Всередині корпуса 1 розміщена керноприймальна труба 6 зі штампом 7 Труба 6 зв'язана підп'ятником 8 з вузлом 9, що має упорний підшипник 10, сальник 11 і шток 12 Труба 6 підпружена відносно корпусу 1 посередництвом пружини 13, яка взаємодіє зі штоком 12 і перехідником 2 В пазах 4 коронки 3 розміщені видвижні керноутворюючі різці 14, які мають кулачки 15 для взаємодії зі штампом 7 і опорні хвостовики 16, закріплені стопорами 17 в торцевих виїмках 5 РІЗЦІ 14 зв'язані з хвостовиком 16 посередництвом кулачків 15, при цьому виїмки 5 виконано з радіальним зазором відносно хвостовиків 16, а пази 4 виконано з боковими поверхнями, сполучені з бічними гранями кулачків 15 В радіальному зазорі між торцевими виїмками 5 і опорними хвостовиками 16 керноутворюючих різців 14 розміщено пружні елементи 18 Снаряд працює таким чином При бурінні по корисній копалині або м'яким породам (фіг 3) штамп 7 під дню пружини 13 впроваджено в забій з випередженням коронки 3 Керноутворюючі різці 14 при цьому, взаємодіючи кулачками 15 з конусною поверхнею штампу, відхиляються до периферії, додатково стискуючи опорними хвостовиками 16 пружні елементи 18 В руйнуванні забою вони участі не приймають, лише підчищають породу в кільцевому зазорі між штампом і коронкою При досягненні твердих порід (фіг 4) впровадження штампа в забій припиняється Під дією реакції забою він переміщується вгору, додатково стискаючи пружину 13 При переміщенні штампа вгору керноуіворюючі річці 14 видвигаються до центру, оббурюючи куски і уламки порід При цьому вони кулачками 15 притискаються до скосу штампа 7 за рахунок моменту, що утворюється відносно їх опори зусиллям пружних елементів 18 При досягненні керноутворюючих різців 14 забою на них додатково діє момент, що створений відносно їх опори рівнодіючим зусиллям аксіальної складаючої реакції забою, яка виникає від осьового навантаження При ВІДХОДІ штампу 7 і переміщенні кулачків 15 по конусу, різці 14 переміщуються до центру, перекриваючи частково або повністю торець штампу При виході в м'які породи штамп 7 під дією пружини 13 переміщується вниз, а різці 14 відхиляються в вихідне положення Таким чином, за рахунок підпруження керноутворюючих різців за допомогою пружних елементів, різці постійно знаходяться в робочому стані і оббурюють керн по діаметру при переміщенні штампу За рахунок цього підвищується надійність роботи снаряду і ефективність буріння ним по породам з порушеною структурою (тріщинуватим, уламковим та ш) 58712 •'2 Я Фіг І Вад А Фіг. 2 Комп'ютерна верстка О Воробей Фіг Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна